水平井井眼轨迹控制技术要点
底部钻具组合及钻柱设计
底部钻具组合设计
水平井底部钻具组合设计的首要原则是造斜率原则,保证设计组
合的造斜率打到设计轨道要求并有一定的余地;
设计水平井底部钻具组合时,要根据井底温度、最大排量、钻头
类型和钻头压降的不同来选择螺杆钻具;
底部钻具组合必须满足强度、可靠性的要求,并能处理井下事故。
钻柱设计
使用“倒装钻柱”;
为了防止卡钻事故,一般在钻柱中装震击器;
为了克服定向滑动时托压的困难,推荐在钻柱适当位置装水力振
荡器。
直井段轨迹控制技术要点
水平井直井段的井身轨迹控制原则是防斜打直。
当钻至造斜点KOP时,如果直井段不直,不仅造斜点KOP处有一定井斜角而影
响定向造斜的顺利完成,还会因为上部井段的井斜造成的位移影响
下一步的井身轨迹控制。
假如KOP处的位移是负位移,为了达到设
计要求,会造成在实际施工中需要比设计更大的造斜率和更大的最
大井斜角度,•如果是正位移情况恰好相反。
如果KOP处的位移是
向设计方向两侧偏离的,就将一口两维定向井变成了三维定向井了,同时也造成下一步井身轨迹控制的困难。
由于水平井的井身轨迹控
制精度要求高,所以水平井直井段的井斜及所形成的位移相对与普
通定向井来讲更加严重。
如果丛式井的直井段发生井斜,不仅会造成普通定向井中所存在
的危害,还会造成丛式井中两口定向井的直井段井眼相碰的施工事故,造成新老井眼同时报废。
在直井段钻进过程中根据实际情况及时进行井斜角的监测,发现
井斜立即采取措施,对于丛式井,为了方便下一步施工和具有较强
的对比性,建议使用陀螺测斜仪测取数据,以便和下一步施工井进
行数据对比。
在中途监测过程中,如果发现井斜,根据实际井斜情况,可以采用减压吊打纠斜;
增斜段轨迹控制要点
对一口实钻水平井,从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和
水平位移增量是一定的,如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设
计轨道,势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系,也直接
影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。
水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和
实践经验的基础上得出的,随着理性认识的深化和实践经验总结,
设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不
断提高。
但是,由于井下条件的复杂性和多变性,这个符合程度总
是相对的。
实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后,点的井斜角大小也可能是超前、适中、或滞后。
实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响
规律是:
实钻轨迹点的位置超前,•相当于缩短了靶前位移。
此时若井斜
角偏大,会使稳斜钻至目的层所产生的位移接近甚至超过目标窗口
平面的位置,必将延迟入靶,且往往在窗口处脱靶。
轨迹点位置适中,•若此时井斜角大小也适中,是实钻轨迹与设
计轨道符合的理想状态。
但若井斜角大小超前过多,往往需要加长
稳斜段,可能造成延迟入靶,或在窗口处脱靶。
轨迹点的位置滞后,•相当于加长靶前位移。
此时若井斜角偏低,就需要提高造斜率以改变待钻井眼垂深和位移增量之间的关系,往
往要采用较高的造斜率而提前入靶。
实践表明,控制轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道,并保
持合适的井斜角,有利于井眼轨迹的控制。
点的井斜角偏大可能导
致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。
实际上,水平井造斜段井眼
轨迹控制也是轨迹点的位置和矢量方向的综合控制,这对于没有设
计稳斜调整段的井身剖面更是如此。
实际井眼轨迹控制过程中,根据造斜段井眼轨迹控制的新概念和
实钻轨迹点的位置、点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律,将造斜井段井眼轨迹的控制程度限定在有利于入靶点矢量中靶
的范围内。
在轨迹预测计算结果表明有余地、并有后备工具条件时,应当充分发挥动力钻具的一次造斜能力,以提高工作效率,减少起
下钻次数。
造斜段轨迹控制要点:
首先必须熟悉设计数据:
造斜点KOP深度;
设计造斜率,选择何种定向造斜组合;
设计井斜方位角;
本地区磁偏角;
为了减少方位调整次数,还需要掌握地区方位漂移情况,合理确定定向初始方位。
合理造斜钻具组合的选择:根据设计造斜率选择定向造斜组合;水平井着陆
水平井中靶的概念:地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶,其横截面多为矩形。
我们可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成,因此,控制水平井井眼轨迹中靶,与普通定向井、多目标井是个截然不同的,主要体现是:井眼轨迹中靶时进入的平面是一个法平面(也称目标窗口),但中靶的靶区不是一个平面,而是一个柱状体,因此,不仅要求实钻轨迹点在窗口平面的设计范围内,而且要求点的矢量方向符合设计,使实钻轨迹点在进入目标窗口平面后的每一个点都处于靶柱所限制的范围内。
也就是说,控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位(即入靶点的井斜角、方位角、垂深和位移在设计要求的范围内),也就是我们所讲的矢量中靶。
着陆控制要点:
工具造斜率的选择“略高勿低”;
让实钻造斜率先高于设计造斜率,必要时再将其降下来;
早扭方位;
稳斜探气顶;
矢量进靶;
随钻测量工具动态监测。
水平井水平段轨迹控制要点
水平段轨迹控制原则:坚持尽量减少滑动钻进,多采用复合钻进;必须定向滑动时,尽量降低每次滑动段长,少调勤调。
采用复合钻
进时,要求井队除接单根速度快外,还要做到早开泵,晚停泵,尽
量缩短泥浆静止时间,防止砂子沉降速度快堵水眼和岩屑堆圾造成
再次开泵困难等复杂情况;尽量不要在水平段变更设计和大幅度调
整井斜,滑动钻进时摩阻比原来显著增大,进尺变慢,要定时上提
大幅度活动钻具。
尽量缩短MWD测量时间,对于薄油层水平井要
增加MWD测量次数,及时处理测量数据,并对井底及待钻井眼轨
迹位置进行正确预测。
水平段轨迹控制要点:
使用有较高稳斜能力的钻具组合;
调整钻井参数,尽量多复合钻井;
注意短起下,破坏岩屑床;
采用随钻测量动态监测轨迹;
轨迹控制留有余地,尽量避免大狗腿;
水平段少扭方位,防止摩阻、扭矩上升过快。
水平井托压解决措施
托压的现象及危害:
水平井定向过程中托压由于井眼轨迹以及各种阻力的原因使得钻具
加压后压力很难传递到钻头从综合录井仪器及指重表看就是在钻压
不断增加的前提下钻头的位置不变、没有进尺泵压不升高、不憋泵
在钻压继续增加的时可能会突然憋泵。
解决措施
加强井眼轨迹的控制、改变钻具结构。
井眼轨迹差造成的托压解决
措施主要是工程加强井眼轨迹的控制,在大井斜大位移定向井中全
井跟导向控制井眼轨迹避免井斜方位等偏离设计进行反扣,另外针
对井眼轨迹不好的情况产生的托压现象最有效的解决措施是简化钻
具结构,减少钻挺的数量,增加加重钻杆的数量从而降低钻具的刚
性减少钻具与泥饼的接触面积防止托压和粘卡。
所以水平井井中产
生的托压主要从井眼净化、润滑、司钻操作等方面采取措施。
加强泥浆和井眼净化。
加强泥浆的携砂性能在近年来施工的定向井
基本都采用PDC加导向马达技术进尺相对较快、岩屑被研磨的较细
这给井眼净化都带来一定的难度。
根据井下返砂情况调整泥浆的流
变参数。
加强固控设备的使用,泥浆中有害固相、劣质般土等含量
过高易造成泥饼需厚在定向钻进中易造成粘卡。
所以使用好离心机、震动筛加强有害固相的清除是加强泥浆净化的关键,泥浆本身的携
带岩屑的效果再好如果地面设备利用效果差被携带上的有害固相同
样又进入井下对井眼的净化造成破坏。
加强短起下作业破坏井壁岩屑床。
在施工中我们主要是控制好泥浆的流型以外要定期进行一次短起下作业用物理的方式清除井壁上的岩屑破坏井壁上形成的岩屑床。
加强泥浆的润滑性改善泥饼质量。
加强泥浆润滑性方面具体做法是首先是加强润滑剂的加量其次是润滑剂之间的配合使用。
引进降阻增效特殊工具。
水利振荡器等降阻增效工具,利用泥浆动力产生钻柱振动,能够有效消除或减轻定向滑动时的托压现象,提高水平井钻井时效。